Galaxia, transformată în „telescop cosmic” pentru a studia inima Universului tânăr

Un nou instrument unic, combinat cu un telescop puternic și cu puțin ajutor din partea naturii, a oferit cercetătorilor posibilitatea de a privi în pepinierele galactice din inima Universului tânăr.

După Big Bang-ul de acum 13,8 miliarde de ani, Universul timpuriu era plin de nori enormi de gaz difuz neutru, cunoscuți sub numele de DLA-uri. Acestea au servit ca pepiniere galactice, deoarece gazele din interiorul lor s-au condensat lent pentru a alimenta formarea stelelor și a galaxiilor.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

„DLA-urile reprezintă o cheie pentru înțelegerea modului în care se formează galaxiile în Univers, dar sunt de obicei dificil de observat, deoarece norii sunt prea difuzi și nu emit lumină”, spune Rongmon Bordoloi, profesor asistent de fizică la North Carolina State University și autor al cercetării, publicate în revista Nature.

În prezent, astrofizicienii folosesc quasarii – găuri negre supermasive care emit lumină – ca „lumină de fundal” pentru a detecta norii DLA. Și, deși această metodă a permis cercetătorilor să identifice cu precizie locațiile DLA, lumina de la quasari acționează doar mici spițe printr-un nor masiv, îngreunând eforturile de măsurare a mărimii și masei lor totale.

Cheia pentru înțelegerea modului în care se formează galaxiile în Univers

Dar Rongmon Bordoloi și John O’Meara, cercetător șef la Observatorul W.M. Keck din Kamuela, Hawaii, au găsit o modalitate de a ocoli această problemă, folosind o galaxie cu lentilă gravitațională și spectroscopia de câmp integral pentru a observa două DLA – și galaxiile gazdă din interiorul lor – care s-au format în urmă cu aproximativ 11 miliarde de ani, nu la mult timp după Big Bang.

„Galaxiile cu lentile gravitaționale se referă la galaxiile care apar întinse și luminate”, spune Bordoloi, potrivit EurekAlert. „Acest lucru se datorează faptului că există o structură masivă din punct de vedere gravitațional în fața galaxiei care curbează lumina care vine din ea, în timp ce călătorește spre noi. Astfel, ajungem să privim o versiune extinsă a obiectului – este ca și cum am folosi un telescop cosmic care mărește și ne oferă o vizualizare mai bună.”

„Astfel, avantajul este dublu. În primul rând, obiectul de fundal este extins pe cer și luminos, astfel încât este ușor să se facă citiri de spectru pe diferite părți ale obiectului. În al doilea rând, deoarece lentila extinde obiectul, puteți sonda scări foarte mici. De exemplu, dacă obiectul are diametrul de un an lumină, putem studia părți mici cu o fidelitate foarte mare.”

Citirile de spectru permit astrofizicienilor să „vadă” elemente din spațiul îndepărtat care nu sunt vizibile cu ochiul liber, cum ar fi DLA-urile gazoase difuze și potențialele galaxii din interiorul lor.

Indicii despre cum s-au format stelele în Universul timpuriu

În mod normal, colectarea citirilor este un proces lung și minuțios. Dar echipa a rezolvat această problemă prin efectuarea spectroscopiei de câmp integral cu ajutorul Keck Cosmic Web Imager.

Spectroscopia de câmp integral a permis cercetătorilor să obțină un spectru la fiecare pixel din partea cerului pe care a analizat-o, făcând foarte eficientă spectroscopia unui obiect extins pe cer. Această inovație a permis echipei să cartografieze gazul DLA difuz de pe cer. Prin această metodă, cercetătorii au reușit să determine nu doar dimensiunea celor două DLA, ci și faptul că ambele conțineau galaxii gazdă.

„Un telescop și un instrument suficient de puternice, împreună cu natura, ne-au oferit câteva alinieri norocoase pentru a studia nu unul, ci două DLA-uri într-un mod nou”, spune O’Meara. „Este grozav să vezi că știința a dat roade”. În plus, acestea au mai mult de două treimi din dimensiunea galaxiei Calea Lactee de astăzi.

„Cel mai uimitor lucru despre DLA-urile pe care le-am observat este că nu sunt unice. Ele par să aibă asemănări în structură, galaxiile gazdă au fost detectate în ambele, iar masele lor indică faptul că ele conțin suficient combustibil pentru următoarea generație de stele”, spune Bordoloi. „Cu această nouă tehnologie pe care o avem la dispoziție, vom putea săpa mai adânc pentru a afla cum s-au format stelele în Universul timpuriu„.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Universul nostru ar putea avea „ziduri invizibile“ care acționează ca granițe între galaxii

Gravitația mai puternică din Universul timpuriu ar putea rezolva o enigmă cosmologică

O schimbare în fizica Universului ar fi omorât dinozaurii. Gravitația, „vinovată“ de evenimentul de extincție?

Misterul unei supernove. O explozie gigantică din Univers dezvăluie secrete despre viața stelelor